标准连接带来系统管理的变革


作者:Joel Startemann 日期:2017/09/21 来源:PROCESS《流程工业》

在德国Braunsbedra市污水净化处理厂的现代化技术改造项目中,Geiseltall流域水和卫生设施合作组织ZWAG寻找着独立于水处理设备工厂的解决方案。这家污水净化处理厂能够满足23 000人口当量的污水净化需求,有着许多分散的外部建筑设施,例如污水泵站。在它的现代化技术改造中,污水净化处理厂负责人对规划设计的可靠性和节约能耗给予了高度关注。最终,企业负责人决定采用过程控制程序库Waterworx,一种使用了标准技术和类似OPC UA接口的软件系统,这样可在技术不断发展的情况下,快捷地把水处理设备、仪器仪表都集成到解决方案中去了。

预编程的和标准化

ZWAG合作组织水处理设备中使用的常规现场总线仪器仪表、标准化的功能模块均能集成到这一过程控制程序库中,包括合适的对象结构、数据采集和监控系统层次操作控制元器件在控制系统中的显示图形。Phoenix Cantact公司研发生产的高性能Profinet控制系统可替代原来的老式控制系统,PLC可编程序控制器的程序编制也是在Waterworx基础上编制而成。分散配置的不同电气控制柜中安装的电气部件都能通过以太网与高层Profinet总站保持通信,Profinet现场总线与Profibus现场总线的耦合器把现有的电器设备都连接到一起,例如Aqua自动化技术子公司Danfoss公司研发生产的变频器也能连接到新网络系统中。

利用无线通信技术把刮泥桥与污水净化设备主控系统连接起来

污水净化总厂的网络方案基于冗余技术且可用性很高,网络中有许多蓝牙接入点,可以毫不费力地把刮泥桥和其他的污水净化设备也集成到网络中,不必再费时费力地单独布线。为了将采集到的数据信息可视化,且为了永久性地对污水净化处理过程进行监控,项目组使用Videc公司研发生产的Atvise控制系统,实现了与中央控制系统的双向通信。中央控制系统和PLC可编程序控制器之间的数据传输技术协议使用的是工业化机对机OPC UA,在出现故障和报警时,系统中的软件AIP会把这些信息自动地发送给设备维修人员。另外,这一系统还会把重要的检测数据都保存在数据管理系统Acron中,供污水净化处理厂的工作人员长期使用,这一软件工具也可以编写过程分析等重要的报告文件。

变频器的简单连接

通过对自动化改造成本费用的仔细考察,大部分成本费用集中在现场总线仪器设备和其他装备的安装。Waterworx过程控制系统通过其开放式、独立于仪器设备生产厂家的合适接口技术,可以降低从控制系统层次直至现场层次所有仪器设备的投资费用。Danfoss公司使用Profinet接口的变频器在新系统中的连接就是一个例子,Phoenix Cantact公司与这家驱动技术专业厂合作开发了一种标准化的功能接口模块,将变频器集成到新型控制系统中。这样,PLC可编程序控制器就能够把所有重要的变频器运行数据、故障报警和检测数据都读取出来,同时这一模块还能够驱动现场总线仪器设备。

功能强大的AXC 3050型Profinet控制系统取代了老式控制系统

当把变频器接入到新系统网络后,对这一模块进行简单操作就能与应用程序连接起来,由于模块中也包含一个可视化接口,因此具备了经OPC UA现场总线与主控系统交换数据的可能性。变频器连接的最后一步就是从Waterworx Web的数据采集和监控系统数据库中找出合适的可视化对象,嵌入到Atvise软件中去。通过合适的接口,控制系统能够读取变频器中重要的参数、工作运行数据和报警提示信息,并可以直接与可视化系统通信。因此,用户省去了解读过程数据以及手工连接控制系统缩写的变量参数的操作。此外,它通过了官方的正式测试,可保证现场总线各个部件之间畅通无阻的数据传输。

通过与Aqua Automation公司密切的合作和沟通,用户的设计费用明显降低。除了标准化的接口外,所有合作伙伴在各个自动化层次中统一的规划设计工作,也起到了重要的作用。由于新系统采用的是开放式、独立于各个生产厂家的接口技术,因此用户现有的现场总线仪器设备和水处理设备、部件等都可以方便地集成到新的解决方案中去,制定技术改造计划和核算成本也就更加可靠了。

结语

“Aqua Automation公司开发的Waterworx解决方案使我们现在有一个从现场总线仪器设备到控制系统的清晰畅通的连接。”ZWAG合作组织污水净化处理领域负责人Marko Agthe工程师说道。“利用这一系统,我们能够更有效地监控和管理污水净化处理设备。由于系统采用了标准化的接口技术,因此新的污水净化设备、元器件接入控制网络的工作也变得非常简单,其他现代化技术改造措施也能够快速落实下来,不用再考虑是哪家企业生产的产品了。”Agthe先生在谈到新系统的优点时说道。

Braunsbedra污水净化总厂的例子证明,集成式的系统可满足复杂的应用需求。